7 Розрахункова оцінка витривалості зварних з’єднань
В основі першого підходу, при визначенні допустимих напружень, покладено розподіл видів зварних з’єднань на 8 груп в залежності від ефективного коефіцієнту концентрації і висвітлений в нормативах державних будівельних норм.
Максимальне допустиме напруження в з’єднаннях визначається:
RT – розрахунковий опір межі текучості
α – коефіцієнт що враховує очікувану кількість навантажень і визначається розрахунково.
Концентрація напружень визначається геометрією з’єднань та технологічними дефектами, що потрібно враховувати при розрахунках.
Другий підхід використовується в тих випадках коли шви обробляються для усунення дрібних дефектів. Виконується для зварних прольотних конструкціях, залізобетонних мості, та деталях машин.
Розрахунок проводиться по допустимих напруженнях перед статичному навантаженню.
n – коефіцієнт запасу приймається в межах 1.4-1.6;
Ке – ефективний коефіцієнт концентрації напружень для поширеного типу з’єднання
σR – межа витривалості при циклі з певним значенням асиметрії R.
Методи зменшення та усунення залишкових зварювальних напружень та деформацій
1 Класифікація методів зменшення залишкових напружень і деформацій. Загальні принципи зменшення зварювальних напружень та деформацій.
Є три основних способу зменшення зварювальних напружень і деформації: 1) зменшення об’єму матеріалу, що піддається пластичному деформуванню на стадії нагрівання; 2) створення в зонах пластичної деформації, що виникли при нагріванні деформації протилежного знаку (як при охолодження так і при нагріванні); 3) компенсація зварювальних напружень та деформацій шляхом симетричного розміщення швів, створення зон пластичних деформацій, забезпечення вільної усадки.
До методів попередження відносять: 1) регулювання теплового стану металу зварного з’єднання при зварюванні; 2) активне навантаження зварних елементів під час зварювання; 3) комплексна деформація.
Регулювання теплового стану металу при зварюванні можна досягти інтенсивним тепловідведенням від зони шва а також з застосуванням концентрованих джерел нагрівання.
До способів активного навантаження відносяться: вібраційне або ультразвукове оброблення в процесі зварювання комплексна деформація може досягатися раціональним конструюванням, застосуванням раціональної послідовності складання і зварювання конструкції, закріплення виробів в процесі зварювання.
До методів усунення відносяться: 1) силовий тобто механічний вплив на зварне з’єднання; 2) тепловий вплив.
Силовий може здійснюватись розтягуванням зварного з’єднання; прокату роликами зварного шва; вібраційним або вибуховим обробленням зони шва. Найбільш поширеним тепловим впливом є термооброблення та термічне правлення зварного з’єднання.
2 Методи попередження зварювальних деформацій. Зварювання концентрованим джерелом нагрівання
Такі джерела характеризуються підвищеною проплавленою здатністю, що дозволяє одержати якісне зварне з’єднання на нижчих значеннях питомої теплової енергії. Це означає що розплавляється менший об’єм металу, та за умови збереження глибини проплавлення зменшується ширина зварного шва зварювання з тепловідведенням це примусове відведення з зони зварювання теплоти, що вводиться джерелом живлення.
Ефективність тепловідводу залежить від теплофізичних властивостей його матеріалу і площі контакту тепловідводу з поверхнею з якої здійснюється відбір тепла.
Комплексна деформація при зварюванні. Комплексна деформація включає комплекс технологічних заходів, раціональне проектування конструкції. Розроблення оптимальної послідовності, виготовлення зварних швів. Створення перед зварюванням деформацій обернених по знаку до тих що виникають при зварюванні.
Раціональне проектування зварної конструкції базується в розробленні такої послідовності окремих зварних вузлів і деталей.
При якому зварні шви розміщуються, як найближче до центру тяжіння перерізу – це знижує згинний момент від усадкової сили, та дозволяє знизити чи повністю усунути деформації згину після зварювання першого шва.
При розробленні раціональної послідовності накладання зварних швів, проробляється декілька варіантів з оцінкою очікуваних деформацій, розрахунковим методом. І вибирається послідовність, що забезпечує необхідну точністю